알면 재미있지 않나요? - 기묘한 지구 뒤틀린 우주 과학의 수상한 사건들

기발한 상상으로 꽉 찬 질문에 〈안될과학〉 과학커뮤니케이터 ‘항성’이 본격 과학으로 답한다. 우주 엘리베이터를 추락시키고, 블랙홀로 타임머신을 만들어보고, 달과 해가 사라진 우주는 물론, 목성을 또 하나의 태양으로 등장시키는 등 단조로운 우리 세상을 ‘조금’ 특별하게 만드는 ‘유쾌하고도 오싹한’ 천체물리학자의 상상! 이 책은 지구의 중심에서 우주의 끝까지, 세상을 구성하는 주요 단서와 조건을 딱 하나씩 바꿔가며 새로운 세계를 탄생시킨다. 저자는 꼬리에 꼬리를 무는 황당한 질문을 정통 물리법칙으로 하나씩 돌파해나가는데, 그렇게 쌓인 이야기의 끝에는 과학적 논리의 아름다움이 있다. 읽다 보면 다음이 궁금해지는, 역동적인 천체물리학자 ‘항성’이 새롭게 선보이는 즐거운 과학 문답!

책머리에

PART 1. 우주적 스케일로 사고 치기

01. 블랙홀로 타임머신을 만든다면
02. 지구에 토성 같은 고리가 생긴다면
03. 목성이 갑자기 별이 된다면
04. 빛으로 과거를 볼 수 있다면
05. 우주 엘리베이터가 갑자기 끊어진다면
06. 우주가 공기로 가득 차 있다면
07. 소행성을 지구로 가져온다면
08. 태양이 8분 20초 동안 사라진다면

PART 2. 기묘한 지구에서 살아남기

01. 빛이 느려진 하루
02. 지구를 꿰뚫는 시간, 42분
03. 얼음이 물에 가라앉는다면
04. 지구의 자전축이 누워버리면
05. 중력이 10퍼센트 줄어든다면
06. 초강력 태양 폭풍이 일주일 지속되면
07. 달이 사라진다면
08. 하루가 48시간이라면

PART 3. 수상한 과학사 다시 보기

01. 아폴로 11호가 달에 가지 않았다면
02. 다윈이 갈라파고스에 가지 못했다면
03. 갈릴레이는 ‘그래도 지구는 돈다’고 말했을까
04. 알렉산드리아 도서관이 불타지 않았다면
05. 티코 브라헤의 관측이 없었다면
06. 빛의 매질은 어떻게 유령이 되었을까
참고 자료

[본 문]

시간은 어디서나 똑같이 흐르지 않습니다. 마치 힘을 주면 늘어나는 고무줄 같지요. 중력이 강한 곳에서는 더 느리게, 약한 곳에서는 더 빠르게 흐릅니다. 아인슈타인이 100년 전에 예측했고 우리는 그 효과를 이미 매일, 인식하지 못한 채 이용하며 살고 있습니다.
그렇다면 질문은 자연스럽게 다음으로 넘어갑니다. 중력이 강한 곳에서 시간이 더 느리게 흐른다면, 그곳에 머물다 돌아온 사람은 바깥 세계의 사람들보다 덜 늙어 있을 겁니다. 그리고 그 차이가 충분히 크다면, 그것은 사실상 미래로 가는 여행 아닐까요?
- 16p, ‘블랙홀로 타임머신을 만든다면’

목성이 스스로 빛을 내지 못하는 이유는 성분이 달라서가 아닙니다. 목성도 태양처럼 수소와 헬륨으로 이루어져 있지요. 단지 중심부를 짓눌러서 핵융합을 일으킬 만한 ‘질량’과 ‘압력’이 부족했을 뿐입니다. 재료는 있는데, 압력솥의 뚜껑이 헐거웠던 셈이지요.
그렇다면 목성이 얼마나 무거워져야 별이 될 수 있을까요? 일단 지금보다 질량이 10여 배 늘어나면 조금 재미있는 일이 생깁니다. 중심부의 압력이 높아지면서 아주 미세한 핵융합이 시작되거든요. 일반적인 수소는 아니고, 불이 아주 쉽게 붙는 중수소를 태우기 시작합니다. 천문학에서는 이런 천체를 ‘갈색왜성’이라고 부릅니다. 하지만 중수소는 우주에 그리 많지않아서 이 불꽃은 오래가지 못합니다. 금방 연료가 떨어져 서서히 식어버리는, 미지근한 난로에 지나지 않지요. 우리가 밤하늘에서 기대하는 진짜 별의 모습은 아닙니다.
- 50p, ‘목성이 갑자기 별이 된다면’

과학자들은 계속 연구합니다. 불가능해 보이는 질문에 답하는 과정에서 예상 못한 것을 발견하거든요. 우주 엘리베이터를 만들려다 새로운 재료를 개발할 수도 있고, 전혀 다른 방식의 우주 운송 수단을 떠올릴 수도 있습니다.
‘만약 끊어진다면?’ 이 질문은 사실 이런 뜻입니다. ‘어떻게 하면 끊어지지 않게 만들 수 있을까?’ 위험을 먼저 상상하는 것이 더 안전한 설계로 이어지니까요. 언젠가 정말로 우주 엘리베이터를 타게 될까요? 저는 솔직히 잘 모르겠습니다. 하지만 그 가능성을 진지하게 따져보는 건, 충분히 재미있지 않나요?
- 91p, ‘우주 엘리베이터가 갑자기 끊어진다면’

우리는 생명이 가능한 행성의 조건을 말할 때 태양과의 거리, 대기, 자기장부터 떠올립니다. 그런데 물이 얼면 위에 뜬다는 성질도 그만큼 중요했을지 모릅니다. 만약 물도 다른 액체들처럼 얼면서 부피가 줄어들었다면, 지구의 겨울은 훨씬 더 가혹했을 것이고, 생명이 견딜 공간도 지금보다 좁았을 것입니다.
그래서 과학자들은 우주에서도 먼저 물을 찾습니다. 유로파 같은 얼음 위성이 중요한 이유도 같습니다. 얼음 아래에 액체 바다가 있다면, 그곳 역시 생명이 이어질 장소가 될 가능성이 있기 때문입니다.
지구는 액체 물이 있는 행성일 뿐 아니라, 얼음이 물 위에 남는 행성입니다. 그리고 어쩌면 생명은 바로 그 단순한 사실 위에서, 생각보다 훨씬 오래 버텨왔는지도 모릅니다.
- 182p, ‘얼음이 물에 가라앉는다면’

달이 사라진 다음 날 아침, 해안가에 나가 봐도 바닷물은 여전히 밀려오고 빠집니다. 조석이 완전히 없어진 것은 아닙니다. 하지만 분명히 달라진 점이 있습니다. 파도가 낮아진 게 아니라, 밀물과 썰물의 차이 자체가 줄어든 겁니다. 지구의 조석은 달과 태양이 함께 만듭니다.
태양은 달보다 훨씬 무겁지만, 멀리 있습니다. 반대로 달은 가볍지만 아주 가까이 있지요. 여기서 중요한 건 조석력이 질량만으로 정해지지않는다는 점입니다. 질량보다 거리에 훨씬 더 민감하지요. 두 천체 사이의 거리가 2배로 멀어지면 조석력은 8배 줄어듭니다. 그래서 태양이 아무리 거대해도, 지구 바다를 움직이는 힘은 달보다 약합니다. 태양이 만드는 조석은 달 조석의 절반 정도에 그칩니다. 우리가 익숙하게 보는 조석의 큰 흐름은 결국 달이 만드는 셈입니다.
- 231p, ‘달이 사라진다면’

과학자들은 처음부터 정답을 향해 직선으로 나아가지 않습니다. 그 시대에 가장 잘 맞는 가설을 세우고, 관측과 실험으로 계속 검증하다가, 더 이상 설명이 되지 않는 지점에서 질문 자체를 다시 씁니다. 에테르의 역사가 그 과정을 보여줍니다. 보이지 않는 매질을 찾으려다, 결국 공간과 시간이라는 가장 기본적인 개념까지 다시 들여다보아야 했으니까요.
그래서 에테르의 실패는 헛수고가 아니었습니다. 오히려 과학자들이 어떻게 생각을 바꿔가는지 가장 또렷하게 보여주는 사례였습니다. 처음부터 정답을 알고 시작한 이야기가 아니라, 그럴듯한 가설을 끝까지 밀고 간 끝에 더 큰 상대성이론이라는 세계가 열리는 이야기였지요.
알면 재미있지 않나요?
- 345p, ‘빛의 매질은 어떻게 유령이 되었을까’